中国石油大学油层物理实验报告
实验日期： 2014.10.8 成绩：
班级： 石工12-7班 学号： 12021307 姓名： 李东杰 教师： 付帅师 同组者： 李威昌 吴志勇
流体粘度及流变性测定实验
一、实验目的
1．学会旋转粘度计使用方法，测定脱气原油在不同温度和剪切速度下的粘度；
2
．掌握粘度随温度变化的规律。
二、实验原理
1.毛细管粘度法
液体粘度分为动力粘度和运动粘度，动力粘度是指做相对运动的两液层间单位面积上的内摩擦力τ与速度梯度的比值，即：μ=τ/(dv/dy) 式中 μ——液体的动力粘度，Pa ?s τ——剪切应力，N/m 2;
dv/dy ——相距为dy 的两液层间的速度梯度，1/s 。
当式（2-3-1）中各参数的单位采用CGS （厘米-克-秒）制单位时，粘度的单位为泊，符号为P 。
常用粘度单位为mPa ?s ，各粘度单位间的转换如下： 1 mPa ?s=0.001Pa ?s 1P=100cP(厘泊) 1cP=1 mPa ?s
运动粘度是指在相同的温度下流体的动力粘度与其密度的比值，单位为m 2/s,在CGS 制单位下为cm 2/s 。
2、旋转式粘度计法
旋转粘度计由电机经变速带动转子作恒速转动。当转子在某种液体中旋转时，液体会产生作用在转子上的粘性力矩。液体的粘度越大，该粘性力矩越大；反之，液体的粘度越小，该粘性力矩也越小。该作用在转子上的粘性力矩由传感器检测出来，经仪器所带的微电脑处理后，可得出被测液体的粘度。
三、实验流程
四、实验操作步骤
<1>、毛细管粘度计法 ：
测定石油产品的动力粘度时所用的主要仪器为毛细管粘度计，测定动力粘度初用毛细管粘度计外，还需要用带透明壁或装有观察孔的恒温浴，其水面高度不小于180mm ，容积不小于2L ，并附带自动搅拌器和一种能准确调节温度的电热装置（最好同时采用温度调节器）。
除此之外，需要用的其它测试仪器有：温度计，分度为0.1℃，范围为0~50℃或50~100℃ ；秒表，用于计量液体在粘度计中的下落时间；比重计，用于测定液体的密度
<2>、旋转式粘度计法：
1．将脱气原油置于直径不小于70mm ，高度不低于125mm 的双层杯中。 2．通过水浴准确控制原油的温度。
3．调整仪器水平：将仪器的水准器气泡调至居中。
4．估计原油的粘度范围，选择适宜的转子和转速。若估计不出原油的大致粘度时，应视为较高粘度。选用由小到大的转子（转子号由高到低）和由慢到快的转速。原则上高粘度的液体选用小转子（转子号高）；低粘度的液体选用大转子（转子号低），快转速。为保证测量精度，测量时量程百分比读数应在10%～100%之间。如测量显示值闪烁，表示溢出或不足，应更换量程。
5．缓慢调节升降旋钮，调整转子在原油中的高度，直至转子的液面标志（凹槽中部）和液面相平为至。
6．选择好转子和转速档位后，按“确定”键，转子开始旋转，仪器开始进行测量。
五、实验数据处理
1.毛细管粘度法：
编号：25 φ：0.8 C ：0.03375 ρ：0.8385g/cm 3 t 1=153.1 s t 2=151.2 s t 3=152.1 s t 4=151.9 s
t =（t 1+ t 2+ t 3+ t 4）÷4=152.1 s
t C ρμ= =1.15203375.08385.0??=4.304 mPa ·s
2、旋转式粘度计法
表1 液体粘度及流变性测定原始记录
由图可得随温度升高，粘度值降低的很快，说明粘度受温度影响很大。因为温度升高，分子间距离增大，同时分子热运动速度增大，分子间引力减小，粘度降低。热力采油利用升高温度进而大幅度降低原油粘度原理来提高采收率。
六、小结
通过这次实验，我学会了旋转粘度计的使用方法，并且能够测定脱气原油在
不同温度和剪切速度下的粘度，从而掌握粘度随温度变化的规律。这次实验温度
跨度约为10度左右，要注意通过热水循环来调节原油温度，加热一定要充分。
通过与同学之间的合作，我们小组较顺利的完成了实验，感觉收获颇丰。最后感
谢老师的详细讲解和悉心指导。
物理实验报告 液体黏度的测定 各种实际液体都具有不同程度的黏滞性。当液体流动时，平行于流动方向的各层流体之间，其速度都不相同，即各层间存在着滑动，于是在层与层之间就有摩擦力产生。这一摩擦力称为“黏滞力”。它的方向在接触面内，与流动方向相反，其大小与接触面面积的大小及速度梯度成正比，比例系数称为“黏度”（又称黏滞系数，viscosity ）。它表征液体黏滞性的强弱，液体黏度与温度有很大关系，测量时必须给出其对应的温度。在生产上和科学技术上，凡是涉及流体的场合，譬如飞行器的飞行、液体的管道输送、机械的润滑以及金属的熔铸、焊接等，无不需要考虑黏度问题。 测量液体黏度的方法很多，通常有：①管流法。让待测液体以一定的流量流过已知管径的管道，再测出在一定长度的管道上的压降，算出黏度。②落球法。用已知直径的小球从液体中落下，通过下落速度的测量，算出黏度。③旋转法。将待测液体放入两个不同直径的同心圆筒中间，一圆筒固定，另一圆筒以已知角速度转动，通过所需力矩的测量，算出黏度。④奥氏黏度计法。已知容积的液体，由已知管径的短管中自由流出，通过测量全部液体流出的时间，算出黏度。本实验基于教学的考虑，所采用的是奥氏黏度计法。 实验一 落球法测量液体黏度 一、【实验目的】 1、了解有关液体黏滞性的知识，学习用落球法测定液体的黏度； 2、掌握读数显微镜的使用方法。 二、【实验原理】 将液体放在两玻璃板之间，下板固定，而对上板施以一水平方向的恒力，使之以速度v 匀速移动。黏着在上板的一层液体以速度v 移动；黏着于下板的一层液体则静止不动。液体自上而下，由于层与层之间存在摩擦力的作用，速度快的带动速度慢的，因此各层分别以由大到小的不同速度流动。它们的速度与它们与下板的距离成正比，越接近上板速度越大。这种液体流层间的摩擦力称为“黏滞力”（viscosity force ）。设两板间的距离为x ，板的面积为S 。因为没有加速度，板间液体的黏滞力等于外作用力，设为f 。由实验可知，黏滞力f 与面积S 及速度v 成正比，而与距离x 成反比，即 x v S f η= （2-5-1） 式中，比例系数η即为“黏度”。η的单位是“帕斯卡·秒”（Pa ·s ）或k g ·m -1·s -1。
高聚物相对分子量的测定 一、实验目的 1、了解黏度法测定高聚物分子量的基本原理和分子。 2、测定聚乙二醇的黏均分子量。 3、掌握用乌贝路德黏度的方法。 4、用Origin或Excel处理实验数据 二、实验原理 分子量是表征化合物特征的基本参数之一。但高聚物分子量大小不一，参差不一，一般在10~10之间，所以通常所测高聚物的分子量是平均分子量。测定高聚分子量的方法很多，对线型高聚物，各方法适合用范围如下； 10 端基分析〈3*4 10 沸点升高，凝固点降低，等温蒸馏〈3*4 10~10 渗透压46 10~10 光散射47 10~10 起离心沉降及扩散47 10~10 黏度法47 其中黏度发设备简单，操作方便，有相当好的实验精度，但黏度发不是测分子量的绝对方法，因为此法中所有的特征黏度与分子量的经验方程是要用其他方法来确定的，高聚物不同，溶剂不同，分子量范围不同，就要用不同的经验方程式。 高聚物在稀溶液中的黏度，主要反映了液体在流动是存在着内摩檫。在测高聚物溶液黏度求分子量时，常用到下面一些名词。 如果高聚物分子的分子量越大，则它与溶剂间的接触表面之间的经验关系为； 式中，M为粘均分子量；K为比例常数；a是与分子形状有关的经验参数。K与a植a与温度、高聚物]溶剂性质及分子量大小有关。K植受温度的影响较明显，而a值主要取决与高分子线团在某温度下，某溶剂中舒展的程度，其数值介于0.5~1之间。K 与a的值可以通过其它的实验方法确定，例如渗透压法、光散射大等，从黏度法只能测定得[ɡ] 根据实验，在足够稀的溶液中有： 这样以及对C作图得两条直线，外推到这两条直线在纵坐标轴上想叫与一点，可求出数值。为了绘图方便，引进相对浓度，即。其中，C表示溶液的真实浓度，表示溶液的其始浓度，由图可知，其中A为截距 黏度测定中异常现象的近似处理。在特定性黏度测量过程中，有时并非操作不慎，而出现对图与对图外推到时，在纵坐标轴上并不相交于一点的异常现象。在式中和
实验题目：不同温度下液体粘度的测定 实验日期：2009年11月6日 班级：学生姓名：学号： 一、实验目的： 1、了解恒温槽的原理、构造和各部件的功能，学会调节恒温 槽。 2、了解液体粘度的意义及测定粘度的原理和方法。用乌氏粘 度计测定无水乙醇在不同温度下的粘度，求算无水乙醇流 动活化能。 二、实验原理： 1、恒温技术： 实验室普遍使用的恒温槽是一种常用的控温装置。其基本原理是当槽浴温度低于设定温度时，自动停止加热。故温度在微小区间波动，被研究体系在恒温水的包围中就被限制在所需温度上下微小区间。 2、液体粘度的测定： 任何液体都有粘滞性，可由粘滞系数η 表示。η与组成液体的分子大小、形状、 分子间作用力等有关。本实验用毛细管流 出法测液体粘度。某温度下由泊萧叶公式 η=πr4pt/(8LV) (7-25). η国际制单位 是Pa×s, 1P=0.1Pa×s。通常采用两种液体
粘度公式做商求η。即(7-29) η2=η1×p2t2/p1t1(7-30) 温度变化使分子间作用力发生改变，粘度也有变化，其关系为η=Aexp(Evis/RT) (7-31) 或Inη=InA+Evis/RT (7-32) 其中，Evis称为液体的流动活化能，以In对1/T作图得一条直线，斜率S=Evis/R故Evis=SR. 三、实验操作步骤: 1、接通电源，打开开关，设定温度为28℃，并打开搅拌器等 待水温达28℃。 2、测定25℃时无水乙醇流经乌氏粘度计毛细管的时间。用夹 子夹紧C管上的乳胶管吸气，将乙醇从D球、毛细管、E 球抽至G球。加紧B管之乳胶管，解去C管夹子，此时D 球内部分乙醇流回F球，D球经C管与大气相通，毛细管 末端即通大气。解去B管夹子，B管内乙醇下落，当液面 流经刻度a时，启动秒表计时，当液面降至b时，计时终 止，这段时间就是ab间体积V的乙醇流经毛细管的时间ta。 重复操作2~3次，每次相差相差不超过0.5s，取平均值。 3、升高温度3℃，同上2步骤，测定该温度下乙醇流经毛细管 的时间，如此测得4~5个数据。 4、测量完毕，关闭恒温槽装置开关及搅拌槽开关，断开电源， 将仪器及吸耳球、秒表放回原位。
液体黏度的测量 物理学系 一、 引言 黏滞性是指液体、气体和等离子体内部阻碍其相对流动的一种特性。如果在流动的流体中平行于流动方向将流体分成流速不同的各层，则在任何相邻两层的接触面上就有与面平行而与相对流动方向相反的阻力或曳力存在。液体的黏度在医学、生产、生活实践中都有非常重要的意义。例如，许多心血管疾病都与血液的黏度有关；石油在封闭的管道中输送时，其输运特性与黏滞性密切相关。本实验旨在学会使用毛细管和落球法测定液体黏度的原理并了解分别适用范围，掌握温度计、密度计、电子秒表、螺旋测微器、游标卡尺的使用，并学会进行两种测量方法的误差分析。 二、 实验原理 （一） 落球法 当金属小圆球在黏性液体中下落时，它受到3个力，重力mg 、浮力和粘滞阻力。如果液体无限深广，在下落速度v 较小下，粘滞阻力F 有斯托克斯公式 F =6 (1) r 是小球的半径；称为液体的黏度，其单位是Pa ·s.小球刚进入时重力大于浮力和粘滞阻力之和，运动一段时间后，速度增大，达到三个力平衡，即 mg= +6 (2) 于是小球作匀速直线运动，由(2)式，并用3,,62 l d m d v r t πρ'===代入上式，并因为待测液体不能满足无限深广的条件，为满足实际条件而进行修正得 -g d 118(1 2.4)(1 1.6)t d d l D H ρρη'=++2（） (3) 其中ρ'为小球材料的密度，d 为小球直径，l 为小球匀速下落的距离，t 为小球下落l 距离所用的时间，D 为容器内径，H 为液柱高度。 （二） 毛细管法 若细圆管半径为r ，长度为L ，细管两端的压强差为P ?，液体黏度为η，则其
实验1 恒温槽调节及液体粘度的测定 一、实验目的 1.了解恒温槽的构造、控温原理，掌握恒温槽的调节和使用。 2.掌握一种测量粘度的方法。 二、实验原理 1. 恒温槽 许多化学实验中的待测数据如粘度、蒸气压、电导率、反应速率常数等都与温度密切相关，这就要求实验在恒定温度下进行，常用的恒温槽有玻璃恒温水浴和超级水浴两种，其基本结构相同，主要由槽体、加热器、搅拌器、温度计、感温元件和温度控制器组成，如图1所示。 恒温槽恒温原理是由感温元件将温度转化为电信号输送给温度控制器，再由控制器发出指令，让加热器工作或停止工作。 水银定温计是温度的触感器，是决定恒温程度的关键元件，它与水银温度计的不同之处是毛细管中悬有一根可上下移动的金属丝，从水银球也 引出一根金属丝，两根金属丝温度控制器相联接。调节温度时，先松开固定螺丝，再转动调节帽，使指示铁上端与辅助温度标尺相切的温度示值较欲控温度低1～2℃。当加热到下部的水银柱与铂丝接触时，定温计导线成通路，给出停止加热的信号（可从指示灯辨出），此时观察水浴槽中的精密温度计，根据其与欲控温度的差值大小进一步调节铂丝的位置。如此反复调节，直至指定温度为止。 恒温槽恒温的精确度可用其灵敏度衡量，灵敏度是指水浴温度随时间变化曲线的振幅大小。即 灵敏度 = 2 ()(最低温度）最高温度t t 灵敏度与水银定温计、电子继电器的灵敏度以及加热器的功率、搅拌器的效率、各元件的布局等因素有关。搅拌效率越高，温度越容易达到均匀，恒温效果越好。加热器功率大，则到指定温度停止加热后释放余热也大。一个好的恒温槽应具有以下条件：①定温灵敏度高；②搅拌强烈而均匀；③加热器导热良好且功率适当。各元件的布局原则：加热器、搅拌器和定温计的位置应接近，使被加热的液体能立即搅拌均匀，并流经定温计及时进行温度控制。 图1 恒温槽装置示意图 1— 浴槽；2—加热器；3搅拌器；4—温度计； 5—水银定温计；6—恒温控制器；7—贝克曼温度计
实验三 液体粘度的测定 一．实验目的 1. 掌握用Ostwald 粘度计测定液体粘度的原理和方法。 2. 进一步掌握调节恒温槽的技术。 3. 了解温度对液体粘度的影响。 二．实验原理 液体的粘度η，亦称粘度系数，是指单位面积的液层以单位速度流过相隔单位距离的固定液层时所受的力。粘度的大小与分子间力有关，即与液体的性质有关。温度对液体的粘度的影响较大，一般温度升高，液体粘度变小。 若液体在毛细管中流动，则根据波华须尔公式可得： 48r Pt VL πη= 式中，r ：毛细管半径；L ：毛细管长度；V ：液体的体积；t ：液体流经长为L 的毛细管所经历的时间；P ：管两端的压力。 按上式由实验来测定液体的绝对粘度是困难的，但测定液体对标准液体的比粘度是适用的，若已知标准液体的绝对粘度，则可求出另一种液体的粘度。 奥氏粘度计是毛细管粘度计的一种，适宜于测定低粘度液体，方法是用同一粘度计，分别测定两种液体在重力作用下流经同一毛细管，且流出体积相等时各所需时间，这样有： 411 18r Pt VL πη= ， 422 28r P t VL πη= 从而， 111222 Pt P t ηη=。 式中，P = hgd 。h ，推动液体流动的液位差；d ，液体密度；g ，重力加速度。 如每次取样的体积一定，则可保持h 始终一致，则有： 111 222 d t d t ηη= 假如液体2的粘度η2为已知，则液体1的粘度η1可由下式求得： 11 12 22 d t d t ηη= 由于温度对液体粘度的影响很大，故测定液体在某一温度时的粘度，必须注意控制温度恒定。 本实验以25℃时的水为标准，测定20℃、25℃温度下无水乙醇及丙酮的粘度。 已知25℃下水的粘度为0.8904×10-3 Pa·s ，水的密度为0.99707 g·cm -3 ，乙醇的密度为 图3-1奥氏粘度计
液体黏度的测定实验报告记录
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物理实验报告 液体黏度的测定 各种实际液体都具有不同程度的黏滞性。当液体流动时，平行于流动方向的各层流体之间，其速度都不相同，即各层间存在着滑动，于是在层与层之间就有摩擦力产生。这一摩擦力称为“黏滞力”。它的方向在接触面内，与流动方向相反，其大小与接触面面积的大小及速度梯度成正比，比例系数称为“黏度”（又称黏滞系数，viscosity ）。它表征液体黏滞性的强弱，液体黏度与温度有很大关系，测量时必须给出其对应的温度。在生产上和科学技术上，凡是涉及流体的场合，譬如飞行器的飞行、液体的管道输送、机械的润滑以及金属的熔铸、焊接等，无不需要考虑黏度问题。 测量液体黏度的方法很多，通常有：①管流法。让待测液体以一定的流量流过已知管径的管道，再测出在一定长度的管道上的压降，算出黏度。②落球法。用已知直径的小球从液体中落下，通过下落速度的测量，算出黏度。③旋转法。将待测液体放入两个不同直径的同心圆筒中间，一圆筒固定，另一圆筒以已知角速度转动，通过所需力矩的测量，算出黏度。④奥氏黏度计法。已知容积的液体，由已知管径的短管中自由流出，通过测量全部液体流出的时间，算出黏度。本实验基于教学的考虑，所采用的是奥氏黏度计法。 实验一 落球法测量液体黏度 一、【实验目的】 1、了解有关液体黏滞性的知识，学习用落球法测定液体的黏度； 2、掌握读数显微镜的使用方法。 二、【实验原理】 将液体放在两玻璃板之间，下板固定，而对上板施以一水平方向的恒力，使之以速度v 匀速移动。黏着在上板的一层液体以速度v 移动；黏着于下板的一层液体则静止不动。液体自上而下，由于层与层之间存在摩擦力的作用，速度快的带动速度慢的，因此各层分别以由大到小的不同速度流动。它们的速度与它们与下板的距离成正比，越接近上板速度越大。这种液体流层间的摩擦力称为“黏滞力”（viscosity force ）。设两板间的距离为x ，板的面积为S 。因为没有加速度，板间液体的黏滞力等于外作用力，设为f 。由实验可知，黏滞力f 与面积S 及速度v 成正比，而与距离x 成反比，即 x v S f η= （2-5-1） 式中，比例系数η即为“黏度”。η的单位是“帕斯卡·秒”（Pa ·s ）或k g ·m -1·s -1。
液体粘滞系数的测量与研究 一 实验目的 1.了解用斯托克斯公式测定液体粘滞系数的原理,掌握其适用条件。 2.学习用落球法测定液体的粘滞系数。 3.熟练运用基本仪器测量时间、长度与温度。 4.掌握用外推法处理实验数据。 二 实验仪器 液体粘滞系数仪、螺旋测微器、游标卡尺、钢板尺、钢球、磁铁、秒表、温度计。 三 实验原理 当物体球在液体中运动时,物体将会受到液体施加的与其运动方向相反的摩擦阻力的作用,这种阻力称为粘滞阻力,简称粘滞力。粘滞阻力并不就是物体与液体间的摩擦力,而就是由附着在物体表面并随物体一起运动的液体层与附近液层间的摩擦而产生的。粘滞力的大小与液体的性质、物体的形状与运动速度等因素有关。 根据斯托克斯定律,光滑的小球在无限广延的液体中运动时,当液体的粘滞性较大,小球的半径很小,且在运动中不产生旋涡,那么小球所受到的粘滞阻力f 为 vd f πη3= (1) 式中d 就是小球的直径,v 就是小球的速度,η为液体粘滞系数。η就就是液体粘滞性的度量,与温度有密切的关系,对液体来说,η随温度的升高而减少(见附表)。 本实验应用落球法来测量液体的粘滞系数。小球在液体中做自由下落时,受到三个力的作用,三个力都在竖直方向,它们就是重力r gV 、浮力r 0gV 、粘滞阻力f 。开始下落时小球运动的速度较小,相应的阻力也小,重力大于粘滞阻力与浮力,所以小球作加速运动。由于粘滞阻力随小球的运动速度增加而逐渐增加,加速度也越来越小,当小球所受合外力为零时,趋于匀速运动,此时的速度称为收尾速度,记为v 0 。经计算可得液体的粘滞系数为 2 018)(v gd ρρη-= (2) 式中0ρ就是液体的密度,ρ就是小球的密度,g 就是当地的重力加速度。 可见,只要测得v 0,即可由(2)式得到液体的粘滞系数。但就是注意,上述推导包括(1)、(2)式都在特定条件下方才适用(见原理的第一段黑体字部分),通过对实验仪器与实验方法的设计,
中国石油大学油层物理实验报告 实验日期： 2014.10.8 成绩： 班级： 石工12-7班 学号： 12021307 姓名： 李东杰 教师： 付帅师 同组者： 李威昌 吴志勇 流体粘度及流变性测定实验 一、实验目的 1．学会旋转粘度计使用方法，测定脱气原油在不同温度和剪切速度下的粘度； 2 ．掌握粘度随温度变化的规律。 二、实验原理 1.毛细管粘度法 液体粘度分为动力粘度和运动粘度，动力粘度是指做相对运动的两液层间单位面积上的内摩擦力τ与速度梯度的比值，即：μ=τ/(dv/dy) 式中 μ——液体的动力粘度，Pa ?s τ——剪切应力，N/m 2; dv/dy ——相距为dy 的两液层间的速度梯度，1/s 。 当式（2-3-1）中各参数的单位采用CGS （厘米-克-秒）制单位时，粘度的单位为泊，符号为P 。 常用粘度单位为mPa ?s ，各粘度单位间的转换如下： 1 mPa ?s=0.001Pa ?s 1P=100cP(厘泊) 1cP=1 mPa ?s 运动粘度是指在相同的温度下流体的动力粘度与其密度的比值，单位为m 2/s,在CGS 制单位下为cm 2/s 。 2、旋转式粘度计法 旋转粘度计由电机经变速带动转子作恒速转动。当转子在某种液体中旋转时，液体会产生作用在转子上的粘性力矩。液体的粘度越大，该粘性力矩越大；反之，液体的粘度越小，该粘性力矩也越小。该作用在转子上的粘性力矩由传感器检测出来，经仪器所带的微电脑处理后，可得出被测液体的粘度。 三、实验流程
四、实验操作步骤 <1>、毛细管粘度计法 ： 测定石油产品的动力粘度时所用的主要仪器为毛细管粘度计，测定动力粘度初用毛细管粘度计外，还需要用带透明壁或装有观察孔的恒温浴，其水面高度不小于180mm ，容积不小于2L ，并附带自动搅拌器和一种能准确调节温度的电热装置（最好同时采用温度调节器）。 除此之外，需要用的其它测试仪器有：温度计，分度为0.1℃，范围为0~50℃或50~100℃ ；秒表，用于计量液体在粘度计中的下落时间；比重计，用于测定液体的密度 <2>、旋转式粘度计法： 1．将脱气原油置于直径不小于70mm ，高度不低于125mm 的双层杯中。 2．通过水浴准确控制原油的温度。 3．调整仪器水平：将仪器的水准器气泡调至居中。 4．估计原油的粘度范围，选择适宜的转子和转速。若估计不出原油的大致粘度时，应视为较高粘度。选用由小到大的转子（转子号由高到低）和由慢到快的转速。原则上高粘度的液体选用小转子（转子号高）；低粘度的液体选用大转子（转子号低），快转速。为保证测量精度，测量时量程百分比读数应在10%～100%之间。如测量显示值闪烁，表示溢出或不足，应更换量程。 5．缓慢调节升降旋钮，调整转子在原油中的高度，直至转子的液面标志（凹槽中部）和液面相平为至。 6．选择好转子和转速档位后，按“确定”键，转子开始旋转，仪器开始进行测量。 五、实验数据处理 1.毛细管粘度法： 编号：25 φ：0.8 C ：0.03375 ρ：0.8385g/cm 3 t 1=153.1 s t 2=151.2 s t 3=152.1 s t 4=151.9 s t =（t 1+ t 2+ t 3+ t 4）÷4=152.1 s t C ρμ= =1.15203375.08385.0??=4.304 mPa ·s
落球法测定液体的黏度 PB 张浩然 一、实验题目：落球法测定液体的黏度 二、实验目的：通过落球法测量油的黏度，学习并掌握测量的原理和方法 三、实验器材：小钢球、刻度尺、千分尺、游标卡尺、液体密度计、秒表、温度计。 四、实验原理： 1. 斯托克斯公式的简单介绍 粘滞阻力是液体密度、温度和运动状态的函数。如果小球在液体中下落时的速度v 很小，球的半径r 也很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的 6F vr πη= （1） η是液体的粘度，SI 制中，η的单位是 s Pa ? 2. 对雷诺数的影响 雷诺数R e 来表征液体运动状态的稳定性。设液体在圆形截面的管中的流速为v ，液体的密度为ρ0，粘度为η，圆管的直径为2r ，则 2e v r R ρη = （2） 奥西思-果尔斯公式反映出了液体运动状态对斯托克斯公式的影响： 2 3196(1...)161080 e e F rv R R πη=+ -+ （3） 式中316e R 项和2191080 e R 项可以看作斯托克斯公式的第一和第二修正项。 随着R e 的增大，高次修正项的影响变大。 (1).容器壁的影响 考虑到容器壁的影响，修正公式为 2 3196(1 2.4)(1 3.3)(1...)161080 e e r r F rv R R R h πη=+++-+ （4） (2).η的表示 因F 是很难测定的，利用小球匀速下落时重力、浮力、粘滞阻力合力等于零，由式（4）得 3204319()6(1 2.4)(1 3.3)(1...)3161080 e e r r r g rv R R R h πρρπη-=+++-+ （5） 可得 202()131918(1 2.4)(1 3.3)(1...)22161080 e e gd d d v R R R h ρρη-=+++-+ （6） a.当R e <0.1时，可以取零级解，则式（6）就成为
六、数据处理 由（4）可知，待 ,则 标 25时， 待标待 时， 待标待 时， 待标待 时， 待标待 表3黏度实验数据处理I 实验温度/25 30 35 40 水的密度 0.9970 0.9959 0.9940 0.9922 水 水的黏度 0.8904 0.7975 0.7194 0.6529 水 0.7852 0.7809 0.7767 0.7720 乙醇的密度 乙 水的流经时间 104.6 93.10 83.27 75.85 水 乙醇的流经时间154.9 141.6 130.6 117.2
乙 乙醇的黏度 乙 1.039 0.9507 0.8815 0.7981 以对作图，根据式(5)的直线关系求出无水乙醇的温度特性常数A 和B ，将数据处理结果列表 0.00318 0.003200.003220.003240.003260.003280.00330 0.003320.00334 0.003361/T (K -1 ) lg (Pa s) 表4 黏度实验数据处理II 实验温度 25 30 35 40
/ 乙0.01645 -0.02196 -0.05478 -0.09794 (1/T)/K 0.003356 0.003300 0.003247 0.003195 A/K 0.00142 B 0.00333 七、思考题 （1）液体黏度与温度有何关系？ 温度越高，黏度越低。 （2）简述测定流体黏度的原理和方法。 测定黏度通常测定一定体积的流体经一定长度垂直的毛细管所需的时间，然后根据泊赛耳公式计算其黏度，然而直接由实验测定液体黏度的黏度是比较困难的，通常采用测定液体对标准液体的相对黏度，用已知的标准流体的黏度来求出待测流体的黏度。 方法：奥氏黏度计、乌氏黏度计。
实验四液体粘滞系数的测定 一、实验目的： 1．用落球法测量不同温度下蓖麻油的粘滞系数； 2．了解PID温度控制的原理； 3．练习用秒表测量时间，用螺旋测微器测量直径。 二、实验器材： 变温粘度测量仪，ZKY-PID温控实验仪，秒表，螺旋测微器，游标卡尺、钢球若干。 三、实验原理： 当固体在液体内部运动或液体内各部分之间有相对运动时，接触面之间存在内摩擦力，阻碍固体与液体或液体之间的相对运动，这种性质称为液体的粘滞性，液体的内摩擦力称为粘滞力。粘滞力的大小与接触面面积以及接触面处的速度梯度成正比，比例系数η称为粘滞系数（或粘度）。 对液体粘滞性的研究在流体力学、化学化工、医疗、水利等领域都有广泛的应用，例如在用管道输送液体时要根据输送液体的流量、压力差、输送距离及液体粘滞系数，设计输送管道的口径。 测量液体粘滞系数可用落球法、毛细管法、转筒法等方法，其中落球法适用于测量粘滞系数较高的液体，本实验采用落球法测量液体的粘滞系数。 粘滞系数的大小取决于液体的性质与温度，温度升高，粘滞系数将迅速减小。例如对于蓖麻油，在室温附近温度每改变1?C，粘滞系数值改变约10%。因此，测定液体在不同温度的粘滞系数有很大的实际意义，欲准确测量液体的粘滞系数，必须精确控制液体温度。 1．落球法测定液体的粘滞系数 一个在静止液体中下落的小球受到重力、浮力和粘滞阻力3个力的作用，如果小球的速度v很小，且液体可以看成在各方向上都是无限广阔的，则从流体力学的基本方程可以导出表示粘滞阻力的斯托克斯公式： （1） （1）式中d为小球直径。由于粘滞阻力与小球速度v成正比，小球在下落很短一段距离后（参见附录的推导），所受3力达到平衡，小球将以v0匀速下落，此时有： （2） （2）式中ρ为小球密度，ρ0为液体密度。由（2）式可解出粘滞系数η的表达式： （3） 本实验中，小球在直径为D的玻璃管中下落，液体在各方向无限广阔的条件不满足，此时粘滞阻力的表达式可加修正系数(1+2.4d/D)，而（3）式可修正为：
实验二液体粘度的测定 测量液体粘度的方法很多，有落球法，扭摆法，转筒法及毛细管法。本实验所采用的落球法（也称斯托克斯法）是最常用的测量方法。 【实验目的】 ?观察液体的内摩擦现象；用落球法测定液体的粘度。 ?学习用比重计测定液体的密度和秒表的使用方法。 【实验仪器】 量筒、小球、秒表、米尺、螺旋测微计、游标卡尺、镊子、比重计、温度计等。 （图 2 游标卡尺）
（图3 比重计）（图4 实验全图） 【注意事项】 ?实验过程中油应保持静止，油中无气泡。 ?为保持实验时液体温度不变，应避免用手捧握量筒。 ?量筒应铅直放置，使小球沿筒的中心线下降。
?量筒上、下部的环线标志 M 1和 M 2 应水平。 【思考题】 1. 小球在液体中的运动方程是什么，请用牛顿第二定律与微分方程求解。 2. 实验中测量误差的主要因素有哪些？小球的大小对测量结果有什么影响？ 3. 如何使用计算器的统计功能计算一个测量列的标准差？ 【应用提示】 在生产过程中，为确保产品质量，需要在生产线上随时检测产品各种性质的参数。如果待测物质是液体，通常需检测液体的粘度。在连续生产中测定液体粘度常选用旋转空管法。该方法不需要将待测液体从生产过程中取出，只需要把测量装置浸入待测液体，即可测量液体的粘度。 实物如图 5 所示。在旋转空管装置中有两个共轴且长度相同的外圆筒和内圆管，内圆管用金属丝悬挂。使用时，整个装置浸入待测的液体中，外圆筒与内圆管之间及内圆管里都充满待测液体。外圆筒在驱动装置作用下匀速转动，就会形成分层流动，内圆管亦在粘滞力矩的作用下转动。如要其保持不转，必须使内圆管还受到大小相等而方问相反的扭转力矩的作用。这个力矩由两部分组成：一为悬挂内圆管的金属丝受扭转产生的扭转力矩，另一个是液体作用于内圆管表面阻止内圆管转动的内摩擦力矩，其值与待测液体的粘度有关。 由于内圆管的内表面摩擦力矩对恒定的内圆管和固定的液体是恒定的，所以在实
测量液体黏度实验报告 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
液体黏度的测量 物理学系 一、引言 黏滞性是指液体、气体和等离子体内部阻碍其相对流动的一种特性。如果在流动的流体中平行于流动方向将流体分成流速不同的各层，则在任何相邻两层的接触面上就有与面平行而与相对流动方向相反的阻力或曳力存在。液体的黏度在医学、生产、生活实践中都有非常重要的意义。例如，许多心血管疾病都与血液的黏度有关；石油在封闭的管道中输送时，其输运特性与黏滞性密切相关。本实验旨在学会使用毛细管和落球法测定液体黏度的原理并了解分别适用范围，掌握温度计、密度计、电子秒表、螺旋测微器、游标卡尺的使用，并学会进行两种测量方法的误差分析。 二、实验原理 （一）落球法 当金属小圆球在黏性液体中下落时，它受到3个力，重力mg、浮力ρρρ和粘滞阻力。如果液体无限深广，在下落速度v较小下，粘滞阻力F有斯托克斯公式 F=6πρρρ(1) r是小球的半径；ρ称为液体的黏度，其单位是Pa·s.小球刚进入时重力大于浮力和粘滞阻力之和，运动一段时间后，速度增大，达到三个力平衡，即 mg=ρρρ+6πρρρ (2)
于是小球作匀速直线运动，由(2)式，并用3,,62 l d m d v r t πρ'===代入上式，并因为待测液体不能满足无限深广的条件，为满足实际条件而进行修正得 -gd 118(1 2.4)(1 1.6)t d d l D H ρρη'=++2（） (3) 其中ρ'为小球材料的密度，d 为小球直径，l 为小球匀速下落的距离，t 为小球下落l 距离所用的时间，D 为容器内径，H 为液柱高度。 （二） 毛细管法 若细圆管半径为r ，长度为L ，细管两端的压强差为P ?，液体黏度为η，则其流 量Q 可以由泊肃叶定律表示： L P r Q ηπ84?= (4) 由泊肃叶定律，再加上当毛细管沿竖直位置放置时， 应考虑液体本身的重力作用。因此，可以写出 t L gL P r V ?+?=ηρπ8)(4 （5） 本实验所用的毛细管黏度计如图1所示，实验时将一 定量的液体注入右管，用吸球将液体吸至左管。保持黏度 计竖直，然后让液体经毛细管流回右管。设左管液面在C 处时，右管中液面在D 处，两液面高度差为H ，CA 间高度差为h 1，BD 间高度差为h 2。因
液体粘滞系数的测定实验的应用——球体密度测量仪 摘要：在稳定流动的液体中，由于各层液体的流速不同，互相接触的两层液体之间就有力的作用，两相邻液层间的这一作用力称为摩擦力或粘滞力。液体的粘滞系数η取决于液体的性质和温度。在用落球法测量液体粘滞系数中，假若控制温度等条件，选取某种液体测出其η并以此为标准液，便可反之计算出小球的密度。 关键词：球体密度测量仪、斯托克斯公式、液体的粘滞系数 引言：在测球体密度ρ时，一般都根据公式ρ=m/v,质量m 一般用天平称出，可是根据“固体密度的测定”实验可知，一般的天平测量质量时存在较大的误差。体积v 需先用游标卡尺先测得球体的直径d ，然后代球体体积公式计算。其中球体形状不一定规则，在测量直径时，存在误差；在带公式计算时兀的小数点选取不同又会造成误差。为了是这些误尽可能少的出现，我们不妨只测定小球的直径，同时在标准液粘滞系数η确定的情况下，在通过测时间t ，便可以换算出小球的密度。 一、仪器原理 当金属小球在粘性液体中下落时，它受到三个铅直方向的力：小球的重力mg 、液体作用于小球的浮力gV ρ（V 为小球体积，ρ为液体密度） 和粘滞阻力F （其方向与小球运动方向相反）。如果液体 无限深广，在小球下落速度v 较小的情况下，有： vr F πη6= （1） 上式称为斯托克斯公式，式中η为液体的粘滞系数， 单位是s Pa ?，r 为小球的半径。 小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力不大，但 是随着下落速度的增大，阻力也随之增大。最后，三个力 达到平衡，即： rv gV mg πηρ6+=液 于是小球开始作匀速直线运动，由上式可得：vr g V m πρη6)(液-= 令小球的直径为d ，并用ρπ 36d m =，t L v =，令小球的直径为d ，并用ρπ36 d m =，t L v =，2 d r =代入上式得： L t gd 18)(2液ρρη-= （2） 其中ρ为小球材料的密度，L 为小球匀速下落的距离，t 为小球下落L 距离所用的时间。
6 液体液体、、浆体粘度测定 6．1 实验目的意义 在科研和生产过程中我们经常会碰到液体、浆体，特别是用液相法合成某种材料时更是如此。在液体、浆体的物理性能中粘度是一个重要的参考指标，该参数在无机材料的制备过程中同样具有指导作用。在玻璃成型过程中，高温玻璃液体的粘度控制直接影响玻璃的成型工艺。水泥浆体的粘度直接影响施工的进程和产品的质量。在陶瓷生产过程中，泥浆的粘度指标对陶瓷坯体的制备工艺产生重大影响。 本实验的目的本实验的目的：： (1) 了解粘度、流动度以及其他相关参数的基本定义。 (2) 了解高温玻璃液体粘度的基本概念。 (3) 掌握液体、泥浆粘度的基本测试方法。 6．2 实验基本原理 液体、泥浆在流动过程中其剪切应力与剪切速率的比值为常数时该常数被称为塑性粘度(或简称为粘度)。粘度的倒数为流动度。 相对粘度相对粘度：： 采用恩格勒粘度计测定方法得到的粘度，即用同体积泥浆(液体)的流出时间与同体积水的流出时间的比值。 绝对粘度绝对粘度：： 采用旋转粘度计测定方法得到的粘度，即旋转粘度计的测定值与旋转粘度计系数表上的特定系数的乘积值。 液体的流动性液体的流动性：： 液体中的分子在内外力(势能、热能、其他能量)作用下的迁移能力。 液体(浆体)的触变性的触变性：： 在剪切速率恒定的条件下，随着时间的延长其剪切应力值逐渐变小。液体的触变性也可以被称为稠化性，稠化的程度用厚化度表示，也可被称为稠化度。 高温玻璃液体粘度高温玻璃液体粘度：： 高温玻璃液体中的分子结构单元在内外力(势能、热能、其他能量)作用下相互之间产生
流动。这种流动通过分子结构单元依次占据结构空位的方式进行，其作用力大于分子的内摩擦阻力，该现象被称为粘滞流动。粘滞流动用粘度表示，即以面积为S 的两平行液体层，当一定的速度梯度dV / dX 移动时需克服的内摩擦阻力f 。 f = ηS ?dV / dX 其中η为粘度，或粘度系数，单位为：帕?秒。 玻璃液体的粘度随温度的下降而增大，在玻璃的液态到固态的转变过程中，其粘度是连续变化的，当中不发生数值上的突变，但是晶体会产生数值上的突变。 影响玻璃液体粘度的各种因素影响玻璃液体粘度的各种因素：： (1) 粘度与温度粘度与温度、、时间的关系 以Na-Ca-Si 玻璃为例(其他玻璃的变化规律基本相同)，在107帕?秒至1011帕?秒的粘度范围内，玻璃的粘度取决于温度以及化学组成。在1011帕?秒至 1015帕?秒的粘度范围内，玻璃的粘度是时间的函数。 图(19)表达了Na-Ca-Si 玻璃的弹性模量(杨氏模量)、粘度、温度之间的关系： 图9 Na-Ca-Si 玻璃的弹性模量(杨氏模量)、粘度、温度关系 图(19)有三个温度区间。A 区温度比较高，玻璃为粘性液体，其弹性性能很弱，玻璃的粘度取决于玻璃的组成。B 区(玻璃的转变区)， 粘度取决于温度以及化学组成，同时还与时间相关。C 区玻璃的粘度仅取决于化学组成和温度，与时间无关。 (2) 粘度与玻璃熔体结构的关系 玻璃熔体结构比较复杂，熔体结构取决于化学组成和温度。就硅酸盐玻璃而论，熔体结构取决于氧硅比。硅氧四面体的种类有多种，如岛状、链状(环状)、层状和架状。熔体中可能同时出现多种结构，硅氧四面体本身以及硅氧四面体之间存在一定的空隙。在高温状态下，硅氧四面体群的空隙较大，各种网络间隙离子和小型四面体群受热移动加速，从而导致玻璃
液体粘滞系数的测量与研究 一 实验目的 1．了解用斯托克斯公式测定液体粘滞系数的原理，掌握其适用条件。 2．学习用落球法测定液体的粘滞系数。 3．熟练运用基本仪器测量时间、长度和温度。 4．掌握用外推法处理实验数据。 二 实验仪器 液体粘滞系数仪、螺旋测微器、游标卡尺、钢板尺、钢球、磁铁、秒表、温度计。 三 实验原理 当物体球在液体中运动时，物体将会受到液体施加的与其运动方向相反的摩擦阻力的作用，这种阻力称为粘滞阻力，简称粘滞力。粘滞阻力并不是物体与液体间的摩擦力，而是由附着在物体表面并随物体一起运动的液体层与附近液层间的摩擦而产生的。粘滞力的大小与液体的性质、物体的形状和运动速度等因素有关。 根据斯托克斯定律，光滑的小球在无限广延的液体中运动时，当液体的粘滞性较大，小球的半径很小，且在运动中不产生旋涡，那么小球所受到的粘滞阻力f 为 vd f πη3= （1） 式中d 是小球的直径，v 是小球的速度，η为液体粘滞系数。η就是液体粘滞性的度量，与温度有密切的关系，对液体来说，η随温度的升高而减少（见附表）。 本实验应用落球法来测量液体的粘滞系数。小球在液体中做自由下落时，受到三个力的作用，三个力都在竖直方向，它们是重力、浮力、粘滞阻力f 。开始下落时小球运动的速度较小，相应的阻力也小，重力大于粘滞阻力和浮力，所以小球作加速运动。由于粘滞阻力随小球的运动速度增加而逐渐增加，加速度也越来越小，当小球所受合外力为零时，趋于匀速运动，此时的速度称为收尾速度，记为v 0 。经计算可得液体的粘滞系数为 2 018)(v gd ρρη-= （2） 式中0ρ是液体的密度，ρ是小球的密度，g 是当地的重力加速度。 可见，只要测得，即可由（2）式得到液体的粘滞系数。但是注意，上述推导包括（1）、 （2）式都在特定条件下方才适用（见原理的第一段黑体字部分），通过对实验仪器和实验方法的设计，这些条件大多数都可以满足或近似满足（结合本实验所用仪器和实验步骤，思考
流变学实验－-流变仪测动态粘度
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聚合物熔体动态粘度的测试 胡圣飞编 一实验目的 1．了解旋转流变仪的基本结构、工作原理。 ２．掌握采用旋转流变仪测量聚合物的动态粘度的方法。 二实验仪器 TA旋转流变仪（型号:DHＲ－２）、强制空气加热炉(ＥＴC)、空气压缩机、循环泵槽铜铲、铜刷 三实验材料 高密度聚乙烯圆片（直径2.５mm,厚度１-2mm) 四实验原理 聚合物受外力作用时，会发生流动与变形,产生内应力。流变学所研究的就是流动、变形与应力间的关系。旋转流变仪是现代流变仪中的重要组成部分,它们依靠旋转运动来产生简单剪切流动，可以用来快速确定材料的粘性、弹性等各方面的流变性能。 旋转流变仪一般是通过一对夹具的相对运动来产生流动的。引入流动的方法有两种:一种是驱动一个夹具,测量产生的力矩,这种方法最早是由Couettｅ在1888年提出的,也称为应变控制型,即控制施加的应变,测量产生的应力；另一种是施加一定的力矩，测量产生的旋转速度,它是由Seaｒle于1９１2年提出的，也称为应力控制型，即控制世界的应力,测量产生的应变。实际用于粘度等流变性能测量的几何结构有同轴圆筒（Coueｔte)(见图１)、锥板(见图2)和平行板(见图３）等。本实验主要介绍平行板结构的基本工作原理。 图错误!未定义书签。同轴圆筒结构示意图图2 锥板结构示意图图3 平行板结构示意图 平行板主要用来测量熔体流变性能。平行板主要的优点在于（Coｌlyeｒeｔal. 1９８8，Mａcoｓko1994)： ①平行板间的距离可以调节到很小。小的间距抑制了二次流动,减少了惯性矫正，并通过更好的传热减少了热效应。综合这些因素使得平行板结构可以在更高的剪切速率下使用。 ②平行板结构可以更方便地安装光学设备和施加电磁场。
黏度法测定水溶性高聚物分子量 一.实验目的 1. 测定水溶性高聚物聚乙烯醇的相对分子质量； 2.掌握用乌式黏度计测定黏度的原理和方法。 二.实验原理 高聚物相对分子质量是表征聚合物特征的基本参数之一，本实验采用的右旋糖苷分子是目前公认的优良血浆代用品之一， 由于高聚物分子量大小不一，故通常测定高聚物分子量都是利用统计的平均分子量。常用的测定方法有很多，如粘度法、端基分析、沸点升高、冰点降低、等温蒸馏、超离心沉降及扩散法等，其中，用粘度法测定的分子量称“黏均分子量”，记作。 增比黏度： 特性粘度：
时间与粘度的关系 N=n/n0=t/t0 (3-84) 三、仪器与试剂 恒温槽 1 套乌式黏度计 1支 1/10 秒表 1只聚乙烯醇 四、实验步骤 1.洗涤黏度计 取出一只黏度计，先用丙酮灌入黏度计 中，浸洗去留在黏度计中的高分子物质， 黏度计的毛细管部分，要反复用丙酮流 洗。方法是：用约 10 mL 丙酮至大球中， 并抽吸丙酮经毛细管 3 次以上，洗毕， 倾去丙酮倒入回收瓶中，再重复一次，然 后用吹风机吹干黏度计备用。 2.测定溶剂流出时间 在铁架台上调节好黏度计的垂直度和高度，然后将黏度计安放在恒温水浴中。用移液管吸取10mL 纯水，从A 管注入。于37℃恒温槽中恒温5min。进行测定时，在 C管上套上橡皮管，并用夹子夹住，使其不通气，在 B 管上用橡皮管接针筒，将蒸馏水从 F 球经 D 球、毛细管、E球抽到G球上（不能高出恒温水平面），先拔去针筒并解去夹子，使 C管接通大气，此时 D 球内液体即流回 F 球，使毛细管以上液体悬空。毛细管以上液体下流，当液面
大学化学实验II实验报告 (物理化学实验部分） 学院：资环学院专业：环境工程班级：环境131班姓名杨丽萍学号1308100064 同组人王程日期2015年4月1日指导教师谭蕾成绩 实验 名称 液体黏度的测定 实验目的1.掌握恒温槽的使用，了解其控温原理。 2.了解黏度的物理意义，掌握用奥氏黏度计测定液体黏度的方法。 仪器 及 试剂 奥氏黏度计1支；数字式恒温槽一套；手机秒表；10ml移液管2支；洗耳球1个。
实验原理1.液体粘度的测定 当液体受到为例作用产生流动时，在流动着的液体层之间存在着切向的内部摩擦力。 液体内摩擦力的大小f的大小与两液层的接触面积A和法向速度梯度dz dv 成正比，即 dz dv A η = f （1）式中，比例系数η称为粘度系数（或粘度）。可见，液体的粘度是内摩擦力的度量，在国际单位制中，粘度的单位为N m-2 s，即Pa s（帕秒），习惯上常用P或cP 来表示。 本实验利用毛细管法测定液体的粘度， 其装置为奥氏粘度计，结构如图。液体在毛细 管内因重力而流出时遵从泊肃叶公式，即 Vl pt r 8 4 π η= （2） 式中。p=pgh，是液体的静压力；t为流 经毛细管的时间，r为毛细管半径；l为毛细 管的长度；V为时间t内经过毛细管的液体体 积。 直接由实验测定液体的绝对粘度是比较困难的，通常测定液体对标准液体（如水）的相对粘度，奥氏粘度计结构图通过已知标准溶液的粘度就可以得出待测液体的绝 对粘度。 设待测液体1和标准液体2在重力作用下分别流经同一只毛细管，且持续流出的体积相等，则有 Vl t hg r 8 1 1 4 1 =ρ π η Vl t hg r 8 2 2 2 4ρ π η= 从而得 2 1 t t 2 1 2 1=ρρ η η （3）